Modifikasi Penakar Hujan Otomatis Tipe Tipping Bucket Dengan Hall Effect Sensor ATS276

(1)

MODIFIKASI PENAKAR HUJAN OTOMATIS TIPE TIPPING

BUCKET DENGAN HALL EFFECT SENSOR ATS276

SKRIPSI

VALENTINA SOPHIA MANULLANG

110821008

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(2)

MODIFIKASI PENAKAR HUJAN OTOMATIS TIPE TIPPING

BUCKET DENGAN HALL EFFECT SENSOR ATS276

SKRIPSI

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains

VALENTINA SOPHIA MANULLANG

110821008

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(3)

PERSETUJUAN

Judul : MODIFIKASI PENAKAR HUJAN OTOMATIS

TIPE TIPPING BUCKET DENGAN HALL EFFECT SENSOR ATS276

Kategori : SKRIPSI

Nama : VALENTINA SOPHIA MANULLANG

Nomor Induk Mahasiswa : 110821008

Program Studi : SARJANA (S1) FISIKA INSTRUMENTASI

Departemen : FISIKA

Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN

ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Diluluskan di Medan, Oktober 2013

Diketahui/Disetujui oleh

Departemen Fisika FMIPA USU Pembimbing, Ketua,

(4)

PERNYATAAN

MODIFIKASI PENAKAR HUJAN OTOMATIS TIPE TIPPING

BUCKET DENGAN HALL EFFECT SENSOR ATS276

SKRIPSI

Saya mengakui bahwa Skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya

Medan, Oktober 2013

(5)

PENGHARGAAN

Puji dan Syukur Penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Pemurah dan Maha Penyayang dengan limpah karunia-NYA, sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Skripsi dalam waktu yang telah ditetapkan.

(6)

MODIFIKASI PENAKAR HUJAN OTOMATIS TIPE TIPPING BUCKET DENGAN HALL EFFECT SENSOR ATS 276

ABSTRAK

Hujan merupakan salah satu parameter cuaca yang diamati di lingkungan BMKG. Pengukurannya saat ini sudah dilakukan dengan alat otomatis, walaupun begitu masih banyak ditemui pengukuran yang dilakukan dengan alat konvensional di lapangan. Alat otomatis yang ada juga masih mahal maka diperlukan alat pengukur curah hujan yang handal dengan harga yang ekonomis (tekno-ekonomis).

Alat ini bekerja menggunakan sensor magnet ATS276. Prinsipnya sama seperti switch yang lainnya, tiap tip yang terjadi, magnet bertemu maka switch akan on. Ketika on, switch akan memberi input ke rangkaian pengolah signal, lalu input tersebut diolah. Setelah diolah, hasil pengolahan datanya ditampilkan di monitor dan disimpan.

Percobaan ini adalah memodifikasi sebuah alat pengukur curah hujan yang telah ada dengan mengganti sensor magnet yang lebih mudah penggunaannya. Sensor magnet sebagai penakar curah hujan menggunakan jenis tipping bucket dengan resolusi alat sebesar 0.5 mm. Alat ini akan menampilkan hasil pengukurannya serta menyimpan hasil pengukurannya di komputer. Hasil pengukuran yang dicapai dengan alat ini menghasilkan data dengan tingkat keakuratan sekitar 98%.

(7)

MODIFICATION OF AUTOMATIC RAIN GAUGE TYPE TIPPING BUCKET WITH HALL EFFECT SENSOR ATS276

ABSTRACT

Rain is one of the meteorological parameters were observed in the BMKG. Current measurement is done by an automated tool, although it is still commonly found measurements made with conventional tools in the field. Existing automatic tools are still expensive then needed rain gauges are reliable at an economical price (techno-economic).

It works using a magnetic sensor ATS276. The principle is the same as the other switches, each tip is happening, magnet meets the switch will be on. When on, the switch will provide input to the signal processing circuit, the input is processed. Once processed, the data processing results displayed on a monitor and stored.

This experiment was modifying a rainfall gauge to replace existing magnetic sensor that is more easy to use. Magnetic sensors as graduated rainfall using a tipping bucket type tool with a resolution of 0.5 mm. This tool will display the measurement results and measurement results in a computer store. The measurement results were achieved with these tools produce data with about 98% accuracy rate.

(8)

DAFTAR ISI

1.8 Sistematika Penulisan ... 4

BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Hujan ... 6

2.1.1 Pengertian Curah Hujan ... 6

2.1.2 Penakar Hujan ... 8

2.2 Hall Effect Sensor ... 13

2.3 Integrated Circuit ... 15

2.3.1 Multivibrator / IC 4047 ... 15

2.3.2 Saklar Elektronik / IC 4066 ... 17

2.4 Universal Serial Bus (USB) Port ... 19

BAB III SISTEM KERJA RANGKAIAN 3.1 Diagram Blok ... 22

3.2 Perancangan Sensor Penakar Hujan Otomatis Tipping Bucket ... 223

3.3 Perancangan Rangkaian Sensor Hall Effect ... 25

3.4 Perancangan Rangkaian Pengolah Sinyal Monostable... 26

3.5 Perancangan Rangkaian Saklar Elektronik ... 27

3.6 Antarmuka / Interface ... 28

3.7 Pembacaan Data di Komputer ... 31

3.8 Rancangan Penyajian Data Dalam Bentuk Tabel dan Grafik ... 34

(9)

BAB IV ANALISA DAN PENGUJIAN ALAT

4.1 Uji Perangkat Keras ... 37

4.2 Uji Sensor Tipping Bucket ... 39

4.3 Pembuatan Perangkat Lunak / Software... 3741

4.4 Penyimpanan Data ... 46

4.5 Perbandingan engan Pengamatan Manual ... 47

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ... 51

5.2 Saran ... 3751

(10)

DAFTAR TABEL

Halaman Tabel 2.1 Tingkatan Hujan Berdasarkan Intensitasnya 7 Tabel 2.2 Pengaturan Rangkaian Multivibrator pada IC 4047 17 Tabel 2.3 Fungsi Masing-Masing Pin Pada IC 4066 19

Tabel 4.1 Pengujian Sensor Tipping Bucket 41

(11)

DAFTAR GAMBAR

Halaman Gambar 2.1 Penakar Hujan Obs 9

Gambar 2.2 Penakar Hujan Hellman 10

Gambar 2.3 Penakar Hujan Tipping Bucket 10

Gambar 2.4 Cara kerja penakar hujan jenis Tipping Bucket 12

Gambar 2.5 Prinsip kerja Hall Effect Sensor 14

Gambar 2.6 Hall effect sensor tipe ATS 276 14 Gambar 2.7 Bentuk rangkaian pada hall effect latch sensor ATS 276 15 Gambar 2.8 Connection diagram IC 4066 18 Gambar 3.1 Blok Diagram Penakar Hujan Otomatis Tipe Tipping Bucket 22 Gambar 3.2 Penakar Hujan Otomatis Sistem Jungkitan 24

Gambar 3.3 Rangkaian pull up pada hall sensor 25

Gambar 3.4 Pin pada IC 4047 26

Gambar 3.5 Skematik Rangkaian Multivibrator Monostable 27 Gambar 3.6 Skematik Rangkaian Saklar Elektronik IC 4066 29 Gambar 3.7 Rangkaian USB Joypad 30 Gambar 3.8 Skematik Rangkaian Joypad 31 Gambar 3.9 Diagram Alir Program Pembacaan Curah Hujan 32

Gambar 4.1 Penakar Hujan Tipping Bucket 39

Gambar 4.2 Tampilan Awal Program Perekam Data Hujan 41

Gambar 4.3 Tampilan Total Curah Hujan 42

Gambar 4.4 Tampilan Intensitas Curah Hujan 43

Gambar 4.5 Tampilan Intensitas Curah Hujan 44

Gambar 4.6 Tampilan Intensitas Curah Hujan Maksimum 44 Gambar 4.7 Tampilan Grafik Intensitas Curah Hujan 45

Gambar 4.8 Tampilan Tabel Curah Hujan 46

Gambar 4.9 Data Yang Tersimpan di Dalam Komputer 46 Gambar 4.10 Tampilan Data Yang Tersimpan Dalam Excel 47 Gambar 4.11 Grafik Perbandingan Pengamatan Curah Hujan Secara

(12)

MODIFIKASI PENAKAR HUJAN OTOMATIS TIPE TIPPING BUCKET DENGAN HALL EFFECT SENSOR ATS 276

ABSTRAK

Hujan merupakan salah satu parameter cuaca yang diamati di lingkungan BMKG. Pengukurannya saat ini sudah dilakukan dengan alat otomatis, walaupun begitu masih banyak ditemui pengukuran yang dilakukan dengan alat konvensional di lapangan. Alat otomatis yang ada juga masih mahal maka diperlukan alat pengukur curah hujan yang handal dengan harga yang ekonomis (tekno-ekonomis).

Alat ini bekerja menggunakan sensor magnet ATS276. Prinsipnya sama seperti switch yang lainnya, tiap tip yang terjadi, magnet bertemu maka switch akan on. Ketika on, switch akan memberi input ke rangkaian pengolah signal, lalu input tersebut diolah. Setelah diolah, hasil pengolahan datanya ditampilkan di monitor dan disimpan.

Percobaan ini adalah memodifikasi sebuah alat pengukur curah hujan yang telah ada dengan mengganti sensor magnet yang lebih mudah penggunaannya. Sensor magnet sebagai penakar curah hujan menggunakan jenis tipping bucket dengan resolusi alat sebesar 0.5 mm. Alat ini akan menampilkan hasil pengukurannya serta menyimpan hasil pengukurannya di komputer. Hasil pengukuran yang dicapai dengan alat ini menghasilkan data dengan tingkat keakuratan sekitar 98%.

(13)

MODIFICATION OF AUTOMATIC RAIN GAUGE TYPE TIPPING BUCKET WITH HALL EFFECT SENSOR ATS276

ABSTRACT

Rain is one of the meteorological parameters were observed in the BMKG. Current measurement is done by an automated tool, although it is still commonly found measurements made with conventional tools in the field. Existing automatic tools are still expensive then needed rain gauges are reliable at an economical price (techno-economic).

It works using a magnetic sensor ATS276. The principle is the same as the other switches, each tip is happening, magnet meets the switch will be on. When on, the switch will provide input to the signal processing circuit, the input is processed. Once processed, the data processing results displayed on a monitor and stored.

This experiment was modifying a rainfall gauge to replace existing magnetic sensor that is more easy to use. Magnetic sensors as graduated rainfall using a tipping bucket type tool with a resolution of 0.5 mm. This tool will display the measurement results and measurement results in a computer store. The measurement results were achieved with these tools produce data with about 98% accuracy rate.

(14)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Peranan air dalam kehidupan sangat besar. Air yang berasal dari hujan merupakan fenomena alam yang paling penting bagi terjadinya kehidupan di bumi, karena tanpa adanya air hujan, maka siklus hidrologi berubah dan keseimbangan bumi akan terganggu. Di sisi lain adanya perubahan iklim secara global mengakibatkan perubahan musim yang cukup signifikan baik secara lokal maupun regional. Faktor curah hujan yang tinggi merupakan salah satu faktor utama penyebab banjir pada saat musim penghujan. Wilayah Indonesia merupakan daerah tropis yang mempunyai curah hujan sangat tinggi.

Dari uraian di atas, kita mengetahui bahwa manfaat air hujan sangatlah penting bagi kehidupan. Namun, di lain pihak kita belum mampu mengamati fenomena banyaknya curah hujan yang terjadi pada suatu tempat secara otomatis dan tercatat dalam sebuah database sehingga data curah hujan belum bisa dimanfaatkan secara optimal.

Alat pengukur curah hujan merupakan alat untuk mengukur curah hujan yang terjadi pada suatu daerah baik pedesaan, kecamatan, ataupun propinsi yang mengacu pada standar WMO (World Metrological Organization). Curah hujan dapat diukur dengan alat penakar curah hujan otomatis atau manual. Dengan menggunakan panakar hujan yang bekerja secara manual, maka pengambilan data juga dilakukan secara manual. Data yang diperoleh merupakan kumpulan curah hujan selama selang waktu tertentu dan dilakukan secara terus menerus. Ini menyebabkan tidak diketahui jam berapa terjadinya hujan pada suatu hari karena data yang didapat merupakan data rata – rata.

(15)

hujan otomatis ini sangat membantu perolehan data curah hujan diluar jam pengamatan manual dan diharapkan data yang diperoleh semakin akurat dan benar. Dengan sistem pengamatan cuaca otomatis ini data akan tersimpan dalam bentuk digital. Dengan data pengamatan dalam bentuk digital akan memudahkan sistem penyimpanan data dan pengiriman data.

1.2 Batasan Masalah

Batasan masalah dalam penelitian ini mencakup:

1. Pembahasan tentang Modifikasi Penakar Hujan Otomatis berbasis Hall Effect Sensor IC ATS276 menggunakan sensor magnet pada tipping bucket.

2. Pembahasan Hall Effect Sensor IC ATS 276 sebagai pusat kendali inputan dan outputan pada proses Rancangan Penakar Hujan Otomatis.

3. Komputer sebagai tampilan dari hasil pemrosesan sensor digital yang ditampilkan dalam bentuk huruf dan angka dengan menggunakan software Visual Basic 6.0 serta dapat sebagai media penyimpanan ( storage ) data.

1.3 Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk memodifikasi sebuah prototipe alat penakar hujan otomatis berbasis Hall Effect Sensor IC ATS 276 yang dapat menampilkan output data berupa banyaknya curah hujan yang ditampilkan pada layar dan disimpan pada komputer.

1.4 Manfaat Penelitian

Manfaat dari pekerjaan modifikasi prototipe alat penakar hujan otomatis berbasis Hall Effect Sensor IC ATS 276 ini adalah :

1. Untuk mempermudah pengamat dalam melakukan pengamatan curah hujan yang selama ini dilakukan dengan cara konvensional / manual menjadi sistem otomatis.

2. Diperoleh data curah hujan real time yang dapat diperoleh dengan melihat database pada penyimpanan logger data penakar hujan otomatis jenis tipping bucket.

(16)

1.5 Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian dilaksanakan pada Mei - Agustus 2013 di Stasiun Klimatologi Klas I Sampali – Medan, Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika.

1.6 Alat dan Bahan

Komponen yang digunakan untuk penelitian ini adalah : 1. Hall Effect Sensor IC 276;

2. Rangkaian Pengolah Sinyal (IC 4047; 4066);

3. Rangkaian driver, untuk menyambungkan semua peralatan;

4. Seperangkat PC, digunakan untuk menampilkan hasil dari sensor & untuk penyimpanan data.

1.7Metode Penelitian

Untuk mencapai tujuan dari penelitian ini, penulis menerapkan metode eksperimental sebagai berikut ;

1. Pengumpulan peralatan dan bahan, yaitu menyediakan peralatan elektronika seperti perlengkapan elektronik, personal komputer / laptop serta pengumpulan bahan-bahan kerja seperti komponen elektronika beserta PCB, seperangkat sensor hujan tiping bucket dan software bahasa pemograman tingkat tinggi Visual Basic 6.0.

2. Studi Kepustakaan, yaitu mempelajari buku-buku penunjang, literatur dan khususnya yang berhubungan dengan pokok penelitian.

3. Eksperimen, yaitu melakukan pembuatan perangkat keras dan perancangan perangkat lunak (aplikasi program) beserta penulisan script program.

4. Implementasi dan kalibrasi alat dengan penakar hujan manual/observatorium.

1.8Sistematika Penulisan

Agar pembahasan dalam skripsi ini lebih terstruktur dan mudah dipahami, penulis membuat sistematika pembahasan sebagai berikut:

(17)

Dalam Bab membahas latar belakang penelitian, batasan masalah penelitian, tujuan penelitian, manfaat penelitian, tempat dan waktu penelitian, alat dan bahan penelitian, metode penelitian, dan sistematika penulisan.

BAB II LANDASAN TEORI

Landasan teori, dalam bab ini menguraikan pembahasan teori-teori, metode dan hal-hal yang terkait menjelaskan tentang teori pendukung yang digunakan untuk pembahasan dan cara kerja dari rangkaian. Teori pendukung itu antara lain tentang sensor ATS276, bahasa program yang digunakan, serta karekteristik dari komponen-komponen pendukung.

BAB III SISTEM KERJA RANGKAIAN

Pada bab ini akan dibahas sistem kerja rangakian, yaitu diagram blok dari rangkaian, skematika dan masing-masing rangkaian.

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA DATA

Pada bab ini membahas karakteristik keluaran sensor-sensor cuaca elektronik yang telah diintegrasikan dalam satu rangkaian peralatan ukur unsur cuaca/iklim yang portobel dengan membandingkan peralatan konvensional yang digunakan saat ini.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

(18)

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 HUJAN

2.1.1 Pengertian Curah Hujan

Hujan merupakan salah satu fenomena alam yang terdapat dalam siklus hidrologi dan sangat dipengaruhi iklim. Keberadaan hujan sangat penting dalam kehidupan, karena hujan dapat mencukupi kebutuhan air yang sangat dibutuhkan oleh semua makhluk hidup.

Hujan merupakan gejala meteorologi dan juga unsur klimatologi. Hujan adalah hydrometeor yang jatuh berupa partikel-partikel air yang mempunyai diameter 0.5 mm atau lebih. Hydrometeor yang jatuh ke tanah disebut hujan sedangkan yang tidak sampai tanah disebut Virga (Tjasyono : 2006). Hujan yang sampai ke permukaan tanah dapat diukur dengan jalan mengukur tinggi air hujan tersebut dengan berdasarkan volume air hujan per satuan luas. Hasil dari pengukuran tersebut dinamakan dengan curah hujan. Curah hujan merupakan salah satu unsur cuaca yang datanya diperoleh dengan cara mengukurnya dengan menggunakan alat penakar hujan, sehingga dapat diketahui jumlahnya dalam satuan millimeter (mm). Curah hujan 1 mm adalah jumlah air hujan yang jatuh di permukaan per satuan luas ( m2 ) dengan catatan tidak ada yang menguap, meresap atau mengalir. Jadi, curah hujan sebesar 1 mm setara dengan 1 liter/ m2 ( Aldrian, E. dkk, 2011). Curah hujan dibatasi sebagai tinggi air hujan yang diterima di permukaan sebelum mengalami aliran permukaan, evaporasi dan peresapan ke dalam tanah.

Berdasarkan ukuran butiran, hujan dapat dibedakan menjadi:

(19)

b) Hujan salju / snow, adalah kristal-kristal es yang temperatur udaranya berada di bawah titik beku (0oC).

c) Hujan batu es, curahan batu es yang turun didalam cuaca panas awan yang temperaturnya dibawah titik beku (0oC).

d) Hujan deras / rain, dengan curah hujan yang turun dari awan dengan nilai temperatur diatas titik beku berdiameter butiran ± 7 mm.

Jenis-jenis hujan berdasarkan besarnya curah hujan menurut BMKG dibagi manjadi tiga, yaitu :

1. Hujan sedang, 20 - 50 mm per hari. 2. Hujan lebat, 50-100 mm per hari.

3. Hujan sangat lebat, di atas 100 mm per hari.

Intensitas curah hujan merupakan ukuran jumlah hujan per satuan waktu tertentu selama hujan berlangsung. Hujan umumnya dibedakan menjadi 5 tingkatan sesuai intensitasnya seperti yang disajikan pada Tabel 2.1 berikut ini.

Tabel 2.1. Tingkatan Hujan Berdasarkan Intensitasnya Tingkatan Intensitas ( mm/menit)

Sangat lemah < 0.02

(20)

2.1.2 Penakar Hujan

Penakar hujan adalah instrumen yang digunakan untuk mendapatkan dan mengukur jumlah curah hujan pada satuan waktu tertentu. Panakar hujan mengukur tinggi hujan seolah-olah air hujan yang jatuh ke tanah menumpuk ke atas merupakan kolom air. Air yang tertampung volumenya dibagi dengan luas corong penampung, hasilnya adalah tinggi atau tebal, satuan yang dipakai adalah milimeter (mm).

Salah satu tipe pengukur hujan manual yang paling banyak dipakai adalah tipe observatorium (obs) atau sering disebut ombrometer. Curah hujan dari pengukuran alat ini dihitung dari volume air hujan dibagi dengan luas mulut penakar. Alat tipe observatorium ini merupakan alat baku dengan mulut penakar seluas 100 cm2 dan dipasang dengan ketinggian mulut penakar 1,2 meter dari permukaan tanah. Alat pengukur hujan otomatis biasanya memakai prinsip pelampung, timbangan atau jungkitan. Keuntungan menggunakan alat ukur otomatis ini antara lain seperti, waktu terjadinya hujan dapat diketahui, intensitas setiap terjadinya hujan dapat dihitung, pada beberapa tipe alat, pengukuran tidak harus dilakukan tiap hari karena periode pencatatannya lebih dari sehari, dan beberapa keuntungan lain.

Tinggi curah hujan diasumsikan sama di sekitar tempat penakaran, luasan yang tercakup oleh sebuah penakar hujan bergantung pada homogenitas daerahnya maupun kondisi cuaca lainnya. Penakar hujan dibagi dalam dua golongan yaitu tipe manual dan tipe otomatis. Bila yang diinginkan hanyau jumlah hujan harian, maka dipakai tipe manual. Informasi lebih banyak diperoleh dari alat otomatis. Alat yang dipakai yang ada di lapangan. Makin canggih suatu alat makin banyak ketrampilan dan kemampuannya.

Kepadatan minimum jaringan penakar hujan untuk kepentingan hidro – meteorologis umum menurut Linsley (1982) direkomendasikan sebagai berikut :

1. Untuk daerah datar, beriklim sedang, mediteranean dan zona tropis 600 – 900 km2 untuk setiap stasiun

(21)

3. Untuk pulau-pulau dengan pegunungan kecil dengan hujan yang beraturan, 25 km2 untuk setiap stasiun.

4. Untuk zone-zone kering dan kutub, 1500 - 10.000 km2 untuk setiap stasiun.

Secara umum alat penakar hujan terbagi dalam 3 jenis yaitu :

a. Jenis penakar hujan biasa tipe Obervatorium (Obs) atau konvensional

(22)

b. Jenis penakar hujan mekanik recorder ( Jenis Hellman )

Gambar 2.2 Penakar Hujan Hellman

c. Jenis penakar hujan otomatis/penakar hujan tipping bucket

Gambar 2.3 Penakar Hujan Tipping Bucket

(23)

penakar hujan yang menggunakan sistem penjungkit yang akan menghasilkan tipping bila penjungkit telah terisi air dalam skala yang telah ditentukan. Dimana pada saat bucketnya saling berjungkit, secara elektrik terjadi kontak dan menghasilkan keluaran nilai curah hujan yang displaynya dapat dilihat pada monitor. Alat ini di pasang pada sebuah pondasi dengan ketinggian 1,2 m dari atas permukaan tanah. Penakar hujan tipe tipping bucket, nilai curah hujannya tiap bucket berjungkit tidak sama, serta luas permukaan corongnya beragam tegantung dari merk pembuatnya. Masing-masing penakar hujan yang berbeda merk, dan luas permukaan corongnya tersebut, berbeda pula nilai tiap jungkit/tip bucketnya, misalnya ada yang 0,1 mm, 0,2 mm dan 0,5 mm. Pada penulisan Skripsi ini penulis menggunakan penakar hujan tipe tipping bucket dengan nilai curah hujannya tiap bucket berjungkit adalah 0,5 mm.

 Tipping Bucket Sensor

Prinsip alat, air hujan ditampung pada bejana yang berjungkit. Bila air mengisi bejana penampung yang setara dengan tinggi hujan 0,5 mm akan berjungkit dan air dikeluarkan. Terdapat dua buah bejana yang saling bergantian menampung air hujan. Tiap gerakan bejana berjungkit secara mekanis tercapat pada pias atau menggerakkan counter (penghitung). Jumlah hitungan dikalikan dengan 0,5 mm adalah tinggi hujan yang terjadi. Curah hujan di bawah 0,5 mm tidak tercatat. Hal ini dikarenakan mode jungkitan pada alat ini didesain hanya untuk beban seberat 0,5 mm atau lebih. Semua alat penakar hujan di atas harus diperhatikan penempatannya di lapangan terbuka bebas dari halangan. Alat yang teliti dengan menempatkan yang salah akan mengukur besaran yang salah pula. Alat yang otomatis, pemeliharaannya harus lebih intensif.

Pada prinsipnya apabila hujan turun, maka air akan masuk melalui corong besar dan corong kecil, kemudian kapasitas curah hujan diukur dengan penghitungan jumlah tumpahan pada penampung berayun (tipping bucket). Pada alat ini terdapat dua wadah yang diisi bergantian, setiap kali wadah terisi penuh maka alat ini akan tumpah pada satu sisinya.

(24)

mengisi bejana penampung yang setara dengan tinggi hujan 0,5 mm atau sesuai dengan spesifikasi sensor akan berjungkit dan air dikeluarkan. Terdapat dua buah bejana yang saling bergantian menampung air hujan. Tiap gerakan bejana berjungkit secara mekanis tercatat pada pias atau menggerakkan counter (penghitung). Jumlah hitungan dikalikan dengan 0,5 mm atau sesuai dengan spesifikasi sensor merupakan tinggi hujan yang terjadi. Tipping bucket tidaklah seteliti instrumen standar lainnya, dikarenakan hujan dapat saja berhenti sebelum bejana berjungkit karena curah hujan belum mencapai nilai 0,5 mm. sehingga nilai curah hujan di bawah 0,5 mm tidak tercatat. Ketika bejana berjungkit, akan menggerakkan saklar (seperti reed switch) yang kemudian direkam secara elektronik. Cara kerja alat penakar hujan ditunjukkan pada Gambar 2.4.

Gambar 2.4 Cara kerja penakar hujan jenis Tipping Bucket

Keuntungan dari alat pengukur hujan tipe tipping bucket adalah karakter dari hujan (ringan, sedang atau berat) dapat dengan mudah diperoleh. Karakter hujan ditentukan oleh jumlah hujan yang turun dalam beberapa waktu (biasanya 1 jam) serta dengan menghitung jumlah jungkitan dalam jangka waktu 10 menit pengamat dapat menentukan karakter dari hujan.

 Kalibrasi Sensor

(25)

yang diinginkan 0,5 mm maka untuk mendapatkan volume pada setiap jungkitan dihitung dengan cara :

Volume setiap jungkitan (V) = Luas corong x tinggi curah hujan V = π x r2 x 0,5 mm

V = 3,14 x (11,2 cm)2 x 0,05 cm V = 19,69 cm3

V ≈ 20 cm3

2.2 HALL EFFECT SENSOR

Hall effect sensor merupakan sensor untuk mendeteksi medan magnet yang terdapat disekitarnya. Effect Hall pertama kali ditemukan oleh Dr. Edwin Hall pada tahun 1879 (Honeywell 2005). Hall effect sensor akan menghasilkan tegangan yang proporsional dengan kekuatan medan magnet yang diterimanya. Sensor hall effect terdiri dari sebuah lapisan silikon dan dua buah elektroda pada masing-masing sisi silikon. Pada saat tanpa ada pengaruh dari medan magnet maka beda potensial antar kedua elektroda tersebut 0 Volt karena arus listrik mengalir ditengah kedua elektroda sedangkan ketika medan magnet mempengaruhi sensor ini maka arus yang mengalir akan berbelok mendekati atau menjauhi sisi yang dipengaruhi oleh medan magnet. Hal tersebut menghasilkan beda potensial diantara kedua elektroda dari hall effect sensor, dimana beda potensial tersebut sebanding dengan kuat medan magnet yang diterima oleh hall effect sensor ini.

(26)

Hall effect sensor memiliki banyak jenis, salah satunya adalah hall effect latch sensor. ATS 276 merupakan contoh hall effect latch sensor. Hall effect sensor tipe tersebut memiliki dua output dengan sifat yang berkebalikan. Pada saat output pada DO bernilai positif karena ada pengaruh dari medan magnet maka output pada DOB akan bernilai negatif (Anachip Corp 2004). Berbeda dengan hall effect sensor pada umumnya, medan magnet berbeda akan memberikan pengaruh yang berbeda pada sensor ini. Pengaruh dari medan magnet dengan kutub utara baru akan hilang ketika ada pengaruh dari magnet dengan kutub selatan, begitu juga sebaliknya.

Gambar 2.6. Hall effect sensor tipe ATS 276

Gambar 2.7. Bentuk rangkaian pada hall effect latch sensor ATS 276

(27)

2.3.1 Multivibrator / Integrated Circuit seri 4047

Multivibrator adalah sebuah sirkuit elektronik yang digunakan untuk bermacam – macam sistem keadaan seperti osilator, pewaktu, dan register. Multivibrator bercirikan dua peranti penguat (transistor, tabung hampa, op-amp, dan lain lain) yang dikopel – silang oleh jaringan resistor dan kapasitor. Bentuk paling umum adalah tipe tak stabil yang menghasilkan gelombang persegi. Multivibrator berasal dari istilah yang digunakan oleh William Eccles dan F.W. Jordan pada tahun 1919 untuk sirkuit tabung hampa yang dibuatnya. Multivibrator adalah suatu rangkaian yang mengeluarkan tegangan bentuk blok. Sebenarnya multivibrator merupakan penguat transistor dua tingkat yang dikopel dengan kapasitor, dimana output dari tingkat yang terakhir akan dikopelkan dengan pertama, sehingga kedua transistor itu akan saling menyumbat. Multivibrator ada yang berguncang bebas (free running) dan tersulut (triggering). Terdapat 3 (tiga) jenis multivibrator yaitu Astabil Multivibrator, Monostabil Multivibrator dan Bistabil Multivibrator.

(28)

Monostabil Multivibrator memiliki satu kondisi yang stabil dan satu kondisi yang tidak stabil. Pada operasi ini, pengatur waktu berfungsi sebagai satu tingkat keluaran (one shot). Disebut sebagai multivibrator monostabil apabila satu tingkat tegangan keluarannya adalah stabil sedangkan tingkat tegangan keluaran yang lain adalah kuasi stabil. Rangkaian tersebut akan beristirahat pada saat tingkat tegangan keluarannya dalam keadaan stabil sampai dipicu menjadi keadaan quasistable. Keadaan kuasi stabil dibentuk oleh rangkaian multivibrator untuk suatu periode T1 yang telah ditentukan sebelum berubah kembali ke keadaan stabil. Sebagai catatan bahwa selama periode T1 adalah tetap, waktu antara pulsa-pulsa tersebut tergantung pada pemicu.

Salah satu contoh IC yang digunakan untuk rangkaian multivibrator adalah IC 4047, dimana pengaturan untuk mode penggunaannya sebagai berikut:

Tabel 2.2. Pengaturan rangkaian multivibrator pada IC 4047

2.3.2 Saklar Elektronik / Integrated Circuit seri 4066

(29)

atau digital di kedua arah ketika on dan mengisolasi terminal diaktifkan ketika off. Switch analog biasanya diproduksi sebagai sirkuit terpadu dalam paket berisi beberapa switch (biasanya dua, empat atau delapan). Yang termasuk jenis switch ini adalah IC dengan tipe 4016 dan 4066 dari seri 4000 .

Pada kontrol input untuk perangkat dapat menjadi sinyal yang beralih antara tegangan suplai positif dan negatif, dengan tegangan yang lebih positif beralih perangkat dan yang lebih negatif menonaktifkan perangkat. Sirkuit lain yang dirancang untuk berkomunikasi melalui port serial dengan host controller untuk mengatur switch on atau off.

Sinyal yang diaktifkan harus tetap dalam batas-batas rel pasokan positif dan negatif yang dihubungkan ke P-MOS dan terminal tubuh N-MOS. Saklar umumnya menyediakan isolasi yang baik antara sinyal kontrol dan sinyal input / output.

Parameter penting dari sebuah switch analog adalah:

 On-resistance: perlawanan ketika diaktifkan. Hal ini biasanya berkisar dari

5 ohm sampai beberapa ratus ohm.

 Off-resistance: perlawanan ketika dimatikan. Ini biasanya sejumlah megohms

atau gigaohms.

 Jangkauan sinyal: tegangan minimum dan maksimum yang diperbolehkan untuk

sinyal yang akan melewati. Jika ini terlampaui, switch dapat dihancurkan oleh arus yang berlebihan. Jenis yang lebih tua dari switch bahkan dapat latch up , yang berarti bahwa mereka terus melakukan arus yang berlebihan bahkan setelah sinyal yang salah dihapus.

 Pengisian injeksi. Efek ini menyebabkan saklar menyuntikkan muatan listrik

kecil menjadi sinyal yang menyebabkan lonjakan kecil atau error . Satuan injeksi dinyatakan dalam coulomb .

(30)

Gambar 2.8 Connection diagram IC 4066

IC seri 4066 memiliki 14 pin. IC ini dapat berfungsi sebagai saklar. Dalam satu IC ini terdapat empat sirkuit dengan fungsi seperti saklar . Masing-masing sirkuit terdiri dari input, output dan kontrol.

Tabel 2.3. Fungsi masing-masing pin pada IC 4066

2.4U n

(31)

Untuk menghubungkan komputer ke perangkat lain diperlukan media komunikasi dan antarmuka atau interface yang tepat. Antarmuka/ interface merupakan jembatan antara dunia luar dengan komputer itu sendiri. Dengan kata lain, interface menghubungkan komputer dengan banyak subjek dan peralatan lainnya. Interface juga dikenal dengan sebutan port. Ada beberapa jenis port diantaranya yaitu Power Port, Paralel Port, Serial Port, PS2 Port, USB Port dan lain sebagainya. Umumnya saat ini banyak perangkat-perangkat tambahan komputer masih menggunakan USB Port.

Universal Serial Bus (USB) adalah standar bus serial untuk perangkat penghubung, biasanya kepada komputer namun juga digunakan di peralatan lainnya seperti kontrol permainan, ponsel dan PDA.

Sistem USB mempunyai desain yang asimetris, yang terdiri dari pengontrol host dan beberapa peralatan terhubung yang berbentuk pohon dengan menggunakan peralatan hub yang khusus.

Desain USB ditujukan untuk menghilangkan perlunya penambahan expansion card ke ISA komputer atau bus PCI, dan memperbaiki kemampuan plug-and-play (pasang-dan-mainkan) dengan memperbolehkan peralatan-peralatan ditukar atau ditambah ke sistem tanpa perlu mereboot komputer. Ketika USB dipasang, ia langsung dikenal sistem komputer dan memroses device driver yang diperlukan untuk menjalankannya.

(32)

USB kontroller biasanya dijual dengan disertai berbagai fasilitas yang mempermudah pengembangan alat, diantaranya manual yang lengkap, driver untuk windows XP, contoh code aplikasi untuk mengakses USB, contoh code untuk USB controller, dan skema rangkaian elektronikanya.

(33)

BAB III

SISTEM KERJA RANGKAIAN

3.1 Diagram Blok

Rangkaian penakar hujan otomatis tipe tipping bucket terdiri dari sensor magnet (IC ATS 276), rangkaian pengolah sinyal multivibrator monostable (IC 4047), rangkaian saklar elektronik (IC 4066), interface (USB Joypad), dan CPU / Laptop. Rancangan penakar hujan otomatis tipe tipping bucket berbasis PC / Laptop ditunjukan pada gambar blok diagram berikut:

Gambar 3.1. Blok diagram penakar hujan otomatis tipe tipping bucket Prinsip dasar kerja penakar hujan otomatis tipe tipping bucket ini adalah mendeteksi medan magnet yang ditempelkan pada tipping bucket menggunakan IC

(34)

ATS 276. Keluaran dari sensor tersebut merupakan tegangan hall yang kemudian dideteksi sebagai sinyal digital (High / Low) yang terjadi jika terkena salah satu kutub dari medan magnet tersebut. Sinyal tersebut akan diolah agar periode sinyal seragam menggunakan pengolah sinyal IC 4047. Panjang gelombang sinyal output dari IC 4047 dapat diatur sesuai dengan besaran kombinasi dari Hambatan R dan Kapasitor C. Setalah sinyal tersebut seragam maka akan dihubungkan ke saklar elektronik penggerak Joypad melalui IC 4046. Saklar tersebut akan hidup (on) jika mendapatkan sinyal tinggi (high). Dari USB joypad data curah hujan yang diolah melalui rangkaian elektronik diatas dan dapat ditampilkan pada layar monitor serta disimpan kedalam media penyimpanan pada laptop/ PC.

3.2 Rancangan Sensor Penakar Hujan Otomatis Tipping Bucket

Sensor yang digunakan sebagai pengukur curah hujan adalah jenis bejana berjungkit (tipping bucket). Pada penelitian ini hanya digunakan satu penampung air yang diletakkan di bawah corong. Jungkitan pada penampung ini apabila sudah penuh akan berjungkit untuk membuang air dan kembali ke posisi semula. Sebuah magnet dipasang pada tengah jungkitan dan sebuah hall effect sensor ATS276 dipasang pada rumah poros jungkitan sehingga gerak berjungkit dari bejana penampung akan terdeteksi dengan tertutupnya sakelar sesaat. Status terbuka dan tertutupnya sakelar merupakan keluaran dari alat ini.

(35)

belum mencapai nilai 0,5 mm sehingga nilai curah hujan di bawah 0,5 mm tidak tercatat. Ketika bejana berjungkit, akan menggerakkan saklar (seperti reed switch) yang kemudian direkam secara elektronik. Cara kerja alat penakar hujan ditunjukkan pada gambar berikut:

Gambar 3.2. Penakar hujan otomatis sistem jungkitan

Perhitungan tinggi curah hujan dapat dilihat pada persamaan berikut: Tinggi Curah Hujan = Volume Air / Luas Mulut Penakar

Contoh :

- Terukur 200 ml atau 200 cc (setara dengan volume 200 cm3) air hujan pada penakar hujan dengan luas mulut penakar 100 cm2, maka tinggi curah hujannya adalah :

CH = 200 cm3 / 100 cm2 = 2 cm = 20 mm

Sehingga pengukuran curah hujan pada tipping bucket : CH = Jumlah jungkitan x tinggi air tiap jungkitan

3.3 Perancangan Rangkaian Sensor Hall Effect

(36)

kontrol joypad USB. Sensor curah hujan hall effect memiliki keluaran / output sinyal digital.

Pada hall sensor untuk mendapatkan sinyal, perlu rangkaian pull up sebagai pembangkit sinyal. Rangkaian pull up pada sensor ATS276 ini cukup sederhana, hanya menyambungkan hambatan dari pin 2 (output) ke pin 1 (VDD). Pada penelitian ini digunakan hambatan sebesar 4,7 KOhm sebagai rangkaian pull up nya.

(37)

3.4 Perancangan Rangkaian Pengolah Sinyal Monostable

Untuk mendapatkan pembangkit sinyal sebesar 1 khz, maka dibutuhkan rangkaian multivibrator monostable sebagai generatornya. Rangkaian multibrator monostable dapat dibuat dengan menggunakan berbagai IC, pada penelitian ini digunakan IC CMOS tipe 4047 sebagai rangkaian astabelnya. Berikut gambar pin out IC 4047 :

Gambar 3.4. Pin pada IC 4047

Pada rangkaian multivibrator monostabel nilai frekuensi yang dibangkitkan dapat ditentukan dari pengaturan nilai hambatan R yang dihubungkan pada pin 2 dan pin 3, serta nilai kapasitor C yang dihubungkan pada pin 1 dan pin 3. Persamaan yang digunakan dalam menentukan frekuensi adalah sebagai berikut:

tm = 2,48 x R x C

dengan :

t = Periode monostable (detik) R= Hambatan (Ohm)

C= Kapasitor (farad)

(38)

tm = 2,48 x R x C

tm =

tm = 10000 Hz

Berikut gambar skematik rangkaian multivibrator monostable:

Gambar 3.5. Skematik rangkaian multivibrator monostable

3.5 Perancangan Rangkaian Saklar Elektronik

Untuk mengaktifkan tombol – tombol yang ada pada USB joypad dibutuhkan suatu rangkaian saklar elektronik / switch yang dikendalikan oleh sinyal digital. Salah satu IC yang berfungsi sebagai saklar elektronik adalah IC dengan tipe 4066. Prinsip kerja IC ini adalah ketika pada bagian input IC (pin 5,6,12, dan 13) mendapatkan sinyal tinggi / positif maka bagian output dari IC ini (pin 1 dan 2, 3 dan 4, 8 dan 9, 10 dan 11) akan aktif / terhubung. Ketika pin output tersebut aktif maka dapat menggerakkan / menekan tombol pada joypad dan akan terbaca pada komputer. Berikut skematik rangkaian IC 4066:

Pulsa masukan

Pulsa keluaran 1

(39)

Gambar 3.6. Skematik rangkaian saklar elektronik IC 4066

3.6 Antarmuka / Interface

Pada penelitian ini digunakan perangkat interface yang telah jadi dan dapat dibeli ditoko-toko komputer. Rangkain interface berupa USB ini memiliki 14 channel masukan yang dapat digunakan seluruhnya dalam waktu yang bersamaan. Namun pada penelitian ini hanya digunakan 1 channel sesuai dengan sensor yang yang ada.

(40)

Gambar 3.7. Rangkaian USB Joypad

(41)

Gambar 3.8. Skematik Rangkaian Joypad

(42)

3.7 Pembacaan Data di Komputer

Pada penelitian ini program / aplikasi dibuat dengan bahasa pemograman tingkat tinggi (High Level Language) yaitu Visual Basic 6.0, dengan alasan penggunaan program ini relatif lebih mudah, karena menyerupai bahasa percakapan sesama manusia. Inti pembacaan data berada di komunikasi USB Joypad, sehingga alamat – alamat perangkat keras yang dibaca semua berasal dari USB joypad. Berikut ini merupakan diagram alir dari program pengolahan data, penampilan data, hingga penyimpanan data pada hardisk.

(43)

Inisialiasi perangkat USB harus ditempatkan di bagian awal program karena tahap awal ketika program dijalankan adalah pencarian seluruh perangkat keras yang terhubung dengan komputer. Script program proses inisialisasi perangkat USB dapat dilihat pada potongan kode program berikut:

'Fungsi Explicit menggunakan lybrary yang telah tersedia Option Explicit

Private Declare Function joyGetDevCaps Lib "winmm.dll" Alias "joyGetDevCapsA" (ByVal id As Long, ByVal uSize As Long) As Long

Private Declare Function joyGetPos Lib "winmm.dll" (ByVal uJoyID As Long, pji As Sinyal) As Long Const antarmuka As Long = &H0

(44)

Do DoEvents

'berhubungan dengan perangkat dengan antar muka usb joyGetPos antarmuka, sinyalmasukan

'===== PEMBACAAN DATA ======= '--- Curah Hujan

If sinyalmasukan.indikator And 16 Then Shapea(0).Visible = True oleh komputer merupakan nilai jumlah jungkitan pada tipping bucket sehingga untuk mendapatkan nilai curah hujan sebenarnya digunakan persamaan :

CH = Jumlah Tiping x 0,5

Nilai 0,5 merupakan resolusi dari tiping bucket, dimana tiap satu kali jungkitan tipping bucket membaca air hujan sebesar 0,5 mm. Berikut penulisan kode pada program dengan rumus matematis diatas:

If Shapea(0).Visible = True And toggle2 = 0 Then cHujan = cHujan + 1

cHujanPerHujan = cHujanPerHujan + 1

Hujan = cHujan * 0.5

Label2.Caption = Format(cHujan, "##.#")

HujanPerJam = cHujanPerHujan * 0.5

(45)

toggle2 = 1 End If

If Shapea(0).Visible = False Then toggle2 = 0

End If

Selain menampilkan nilai total curah hujan, intensitas curah hujan tiap jam pada aplikasi ini dirancang untuk menampilkan nilai maksimum intensitas curah hujan tiap jamnya, berikut kode programnya :

'menentukan hujan maximum If HujanPerJam > hujanmax Then hujanmax = HujanPerJam

Label12.Caption = Format(hujanmax, "#0.0") 'waktu now

wktminmax1 = DateAdd("h", 1, Time)

Label9.Caption = Format(Now, "hh") & ".00-" & Format(wktminmax1, "hh") & ".00" End If

3.8 Rancangan Penyajian Data Dalam Bentuk Tabel dan Grafik

Data yang ditampilkan tadi masih dalam kondisi sesaat atau terkini, perlu juga ditampilkan histori data beberapa waktu sebelumnya. Oleh karena itu data-data yang lalu dapat juga disajikan dalam bentuk tabel dan grafik. Berikut kode program penyampaian data dalam bentuk tabel dan grafik:

(46)

.Col = 1: .Clip = " Jam ": .ColWidth(1) = 1000

lamahujan = Val(Label2.Caption) * 2 grafhujan(28) = lamahujan

For SS = 2 To 28

grafhujan(SS) = grafhujan(SS + 2) 'pos1a = grafRad(SS - 2)

3.9 Rancangan Penyimpanan Data ke Dalam Hardisk

(47)

pengamatan, sehingga dalam satu hari data tersimpan dalam satu file. Kode penyimpanan data hasil pengamatan kedalam hardisk serta ke sebagai berikut:

On Error Resume Next

tims2 = Format(Now, "MMddyyyy")

Open "D:\DATA\" + tims2 + ".csv" For Append As #2

(48)

BAB IV

PENGUJIAN DAN ANALISA DATA

4.1 Uji Perangkat Keras

Perangkat keras yang dibuat pada penelitian ini adalah penakar curah hujan otomatis tipping bucket. Bahan dasar alat ini berasal dari seng dan fiber glass, diameter bibir penampang adalah 22,5 cm dan luas penampang bibir penakar hujan adalah 397,41 cm2. Satuan curah hujan adalah ketinggian air pada suatu wadah / tempat. Untuk mendapatkan nilai curah hujan dari ml ke mm maka digunakan persamaan:

Sedangkan satu kali jungkitan penakar ini dapat menampung air 20 ml maka besarnya curah hujan tiap satu kali jungkitan tipping bucket adalah:

20 ml = 20 cm3

(49)

Gambar 4.1. Penakar hujan tipping bucket

Karakteristik dari sensor pada penelitian ini mempunyai keluaran berupa pulsa / counter yang dihasilkan oleh IC ATS 277 (hall sensor) di penakar hujan / tipping bucket. Untuk menghitung jumlah pulsa yang dikeluarkan oleh sensor dapat dilakukan dengan membaca langsung pulsa keluaran sensor dan langsung dikirim ke komputer, dalam hal ini pulsa dihubungkan ke saklar elektronik / switching dimana jika terjadi bentuk pulsa tinggi maka komputer akan mengganggap sebagai satu kejadian counter. Cara ini membutuhkan perhatian penuh dari sistem selama pengukuran. IC yang digunakan sebagai saklar elektronik ini adalah IC CMOS tipe 4066.

(50)

TM = 2.48 x R x C

TM = 2.48 x 220000 x 0.0000001

TM = 0.05456 detik

Dengan menentukan panjang pulsa pada rangkaian monostable tersebut maka dapat pula ditentukan kecepatan jungkitan tipping bucket dalam satu detiknya. Jika meggunakan kombinasi nilai hambatan dan kapasitor seperti diatas didapatkan nilai TM sebesar 0.05456 detik, artinya dalam 1 detik rangkian tersebut dapat menerima pulsa / jumlah jungkitan tipping bucket sebanyak 18 kali. Berikut persamaannya:

f =

f = 18,328 Hz

f = 18 Hz

4.2 Uji Sensor Tipping Bucket

Proses pengujian sensor dilakukan dengan cara meneteskan sejumlah air kedalam jungkitan tiping bucket menggunakan suntikan. Pengujian ini dilakukan sebanyak 25 kali dengan tujuan mendapatkan nilai yang lebih akurat. Berikut tabel pengujian sensor tipping bucket:

1

TM 1

(51)

Tabel 4.1. Pengujian sensor tipping bucket Ulangan Volume Air (ml) Tinggi Hujan (mm)

1 20 0,50

Dari beberapa kali pengujian diatas nilai volume air yang dapat dijungkitkan oleh tipping bucket memiliki nilai yang tidak begitu jauh yaitu sebesar 20 ml atau 0,5 mm.

(52)

Bahasa pemograman yang digunakan pada pembuatan aplikasi perakam data hujan otomatis ini adalah Microsoft Visual Basic 6.0. Bahasa pemograman ini mudah digunakan karena perintah – perintah yang dipakai hampir sama dengan bahasa percakapan sehari-hari. Berikut adalah contoh tampilan yang mucul ketika program pertama kali dieksekusi.

Gambar 4.2 Tampilan awal program perekam data hujan

Program perekam data hujan otomatis ini memiliki beberapa bagian khusus, diantaranya adalah nilai total curah hujan dalam satu hari, nilai intensitas curah hujan tiap jam yang dilengkapi dengan jam kejadian, kategori dari kejadian hujan, nilai hujan maksimum dan jam kejadiannya, grafik intensitas curah hujan per jam, dan tabel pengamatan yang akan merekam hujan setiap menitnya. Kelemahan dari aplikasi ini adalah aplikasi dan data dijalankan menggunakan komputer/ laptop, sehingga perangkat tersebut harus hidup selama 24 jam. Jika terjadi masalah pada listrik maka pengamatan dan pencatatan data akan terhenti hingga komputer aktif kembali.

(53)

Gambar 4.3 Tampilan total curah hujan

Intensitas curah hujan merupakan jumlah curah hujan per satuan waktu, pada aplikasi ini waktu ditentukan selama 1 jam, sehingga nilai intensitas curah hujanya adalah besaran hujan tiap 1 jam. Waktu pencatatan intensitas curah hujan 1 jam terakhir juga akan ditampilkan.

(54)

Kategori hujan merupakan pernyataan kuantitatif dari nilai intensitas curah hujan. Nilai tersebut telah ditentukan oleh Badan Meteorologi, Klimatologi dan Geofisika dengan tujuan untuk mempermudah memahami dari nilai kuantitatif tersebut. Kategori ini juga disesuaikan per satuan waktu, misalnya 5 menitan, 10 menitan, 1 jam, harian hingga bulanan. Pada penelitian ini kategori hujan yang digunakan disesuaikan dengan waktu pada nilai intensitas curah hujan yaitu 1 jam. Berikut klasifikasi dari kategori hujan disesuaikan dengan jumlah curah hujannya:

Tabel 4.2 Kategori hujan berdasarkan intensitas curah hujan tiap 1 jam Tingkatan Intensitas ( mm/jam)

Sangat lemah < 1.2

Lemah 1,2 – 3,0

Sedang 3,1 – 15,0

Deras 15,1 – 60

Sangat deras >60

Sumber : Mori et. Al ( 1997 ) Berikut contoh tampilan kategori hujan:

Gambar 4.5 Tampilan kategori curah hujan

(55)

sehingga intensitas curah hujan yang paling besar lah yang ditampilkan pada aplikasi ini, selain itu jam kejadian hujan terbesar juga akan ditampilkan.

Gambar 4.6 Tampilan intensitas curah hujan maksimum

Grafik yang ditampilkan pada aplikasi perekam data curah hujan ini berupa grafik batang, yang akan ditampilkan tiap 1 jam sekali. Grafik akan bergerak dari kanan ke kiri dan jam kejadian hujan juga akan tercatat. Berikut tampilan grafik intensitas curah hujan:

(56)

Grafik diatas hanya menampilkan data hujan 12 jam ke belakang sehingga untuk melihat data-data sebelumnya hanya bisa diambil dari file yang tersimpan dikomputer.

Bagian terakhir pada aplikasi ini adalah tabel pengamatan curah hujan, tabel ini akan mencatat nilai curah hujan tiap menit. Tabel ini terdiri dari 3 kolom dan 25 baris, kolom berisi tanggal, jam dan curah hujan. Sedangkan baris akan mencatat kejadian hujan 25 menit terakhir, data yang tidak dapat dilihat pada tabel ini juga dapat dilihat di file yang tersimpan. Berikut tampilan tabel pada aplikasi perekam data hujan otomatis.

Gambar 4.8 Tampilan tabel curah hujan

4.4 Penyimpanan Data

(57)

Gambar 4.9 Data yang tersimpan di dalam komputer

File yang tersimpan kedalam komputer terdiri dari 3 kolom yaitu, tanggal, jam, intensitas curah hujan dalam 5 menit. Serta terdiri dari 360 baris dimana data disimpan tiap 5 menit dari jam 00.00 sampai jam 23.55.

Gambar 4.10 Tampilan data yang tersimpan dalam excel

(58)

Pengujian sistem ini dilakukan selama 1 bulan yaitu bulan Agustus 2013, kemudian dibandingkan dengan hasil pengamatan peralatan konvensional / manual. Pengamatan secara manual dilakukan setiap satu hari sekali yaitu jam 07.00 AM sehingga mendapatkan 31 data secara kotinu. Berikut perbandingan hasil pengamatan cuaca secara otomatis dengan pengamatan secara manual / konvensional:

(59)

30 6,5 7,0

31 11,4 11,0

Tabel 4.3 Perbandingan Hasil Pengukuran Penakar Hujan Manual dan Otomatis

Pada tabel perbandingan hasil pengamatan yang dilaksanakan dengan menggunakan alat konvensional, dalam hal ini adalah alat penakar hujan tipe Hellman, terlihat bahwa data yang diperoleh hampir mendekati sama. Hanya terdapat beberapa hasil pengukuran dengan selisih yang sedikit. Hal itu disebabkan perbedaan sensitifitas antara penakar hujan tipe Hellman dengan yang otomatis tipe tipping bucket.

Hasil pengujian pada alat pengukur curah hujan tipping bucket dianggap telah sesuai dengan data yang diperoleh pada alat pengukur konvensional (penakar Hellman) dimana tingkat kebenaran datanya mencapai 98 %. Untuk lebih lanjut, hasil data akan ditampilkan pada grafik garis berikut :

Gambar 4.11. Grafik perbandingan pengamatan curah hujan secara otomatis dengan curah hujan manual / observatorium

(60)

(61)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari perancangan dan pengujian yang telah penulis laksanakan dapat disimpulkan : 1. Alat pengukur hujan otomatis merupakan salah satu cara untuk meningkatkan

kecermatan dalam pengukuran uncur cuaca/iklim. Karena pengukuran secara otomatis dapat dilakukan secara terus menerus tanpa adanya pengamat curah hujan.

2. Hasil pengujian alat pengukur curah hujan tipping bucket dengan IC ATS276 telah sesuai dengan data yang diperoleh pada alat pengukur manual/ konvensional. Tingkat kebenaran yang diperoleh sekitar 98,7 %.

3. Dengan nilai error hanya 1,3% maka data hasil pengukuran curah hujan tipping bucket dengan IC ATS276 dapat dikatakan akurat.

5.2 Saran

Setelah melakukan penulisan ini diperoleh beberapa hal yang dapat dijadikan saran untuk dapat dilakukan perancangan lebih lanjut, yaitu :

1. Diharapkan laporan ini dan alatnya dapat bermanfaat serta dapat dikembangkan lagi.

(62)

(63)

DAFTAR PUSTAKA

Achmadi, S., 2009, Penakar Curah Hujan Otomatis Dengan Data Logger SD/MMC Berbasis SMS ( Short Message Services), Semarang

Afiandhie, H., 2010 , Perancangan Alat Ukur untuk Menghitung Tingkat Curah Hujan dengan Menggunakan Pengiriman Data Wireless, Skripsi, Fakultas Teknik dan Ilmu Komputer, Unikom, Bandung

Agustinus Nalwan, 2004, Membuat Program Profesional Secara Cepat Dengan VB, Penerbit : PT. Elex Media Komputindo, Jakarta

Agfianto, 2002, Teknik Antarmuka Komputer: Konsep dan Aplikasi, Edisi Pertama,

Penerbit: Graha Ilmu, Yogyakarta,

Budianto Bregas dan C.Setiawan Arif, 2003, Komputer Untuk Pengamatan Cuaca dan Pengembangannya, Pelatihan Dosen, Penerbit : Departemen Geofisika

dan Meteorologi IPB, Bogor

Handoko, A. C. Setiawan dan B. Budianto, 1998, Otomatisasi Sistem Pengukuran Cuaca pada Stasiun Klimatologi untuk Menunjang Perencanaan Pertanian di

Indonesia, Usul Penelitian, Penerbit : Lembaga Penelitian Institut Pertanian

Bogor bekerja sama dengan Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian Agricultural Research Management (ARM) Project, Bogor

Hari Wibawanto, 2008, Elektronika Dasar : Pengenalan Praktis, Penerbit : PT. Elex Media Komputindo, Jakarta

(64)

Manan, ME, Nursiwan, MA, dan Sudarsono, 1986, Alat Pengukur Cuaca di Stasiun Klimatologi, Penerbit : Institut Pertanian Bogor, Bogor

Mike Tooley, 2003, Rangkaian Elektronik Prinsip Dan Aplikasi, Edisi Kedua, Penerbit : Erlangga, Jakarta

Prasetia Retna, 2004, Interfacing Port Pararel dan Serial Komputer dengan Visual Basic 6.0, Penerbit : PT. Elex Media Komputindo, Jakarta

Zakir, Achmad., Sulistya, Widada., Khotimah,.Mia K., “Prespektif Operasional Cuaca Tropis”, (Jakarta: Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika,

2010).

http://www.datasheetcatalog.orgdatasheet/pdf / Data Sheet ATS 276 : di Unggah 28 Januari 2013

http://www.honeywell-sensor.com/magnetic_position/chapter2.pdf / Data Sheet ATS 276 : di Unggah 28 Januari 2013

http://www.wellsve.com/sft503/Counterpoint3_1.pdf/ Understanding Hall Effect Sensor : di Unggah 07 Peberuari 2013

http://www.annml.files.wordpress.com_konsumsi-daya-pada usb-port1.pdf/

(65)

(66)

CODE PROGRAM Form1 - 1

'Fungsi Explicit menggunakan lybrary yang telah tersedia Option Explicit

Private Declare Function joyGetDevCaps Lib "winmm.dll" Alias "joyGetDevCapsA" (ByVal id As Long, By

Val uSize As Long) As Long

(67)

(68)

Dim wktmin7 As Date

'inti proses pengembalilan dan pengolahan data Private Sub Proses()

'berhubungan dengan perangkat dengan antar muka usb joyGetPos antarmuka, sinyalmasukan

'===== PEMBACAAN DATA ======= '--- Curah Hujan

If sinyalmasukan.indikator And 256 Then Shapea(0).Visible = True

Else

(69)

If Shapea(0).Visible = True And toggle2 = 0 Then cHujan = cHujan + 1

cHujanPerHujan = cHujanPerHujan + 1 Hujan = cHujan * 0.5

Label2.Caption = Format(Hujan, "##0.0") HujanPerJam = cHujanPerHujan * 0.5

Label17.Caption = Format(HujanPerJam, "#0.0")

If HujanPerJam < 1.2 Then Label8.Caption = "Sangat Lemah"

If HujanPerJam > 1.1 And HujanPerJam < 3 Then Label8.Caption = "Lemah" If HujanPerJam > 2.9 And HujanPerJam < 15 Then Label8.Caption = "Sedang" If HujanPerJam > 14.9 And HujanPerJam < 60 Then Label8.Caption = "Deras" If HujanPerJam > 59.9 Then Label8.Caption = "Sangat Deras"

'label8.caption toggle2 = 1 End If

If Shapea(0).Visible = False Then toggle2 = 0

cHujanPerHujan = cHujanPerHujan + 1 Hujan = cHujan * 0.5

Label2.Caption = Format(Hujan, "##0.0") HujanPerJam = cHujanPerHujan * 0.5

(70)

If HujanPerJam < 1.2 Then Label8.Caption = "Sangat Lemah"

If HujanPerJam > 1.1 And HujanPerJam < 3 Then Label8.Caption = "Lemah" If HujanPerJam > 2.9 And HujanPerJam < 15 Then Label8.Caption = "Sedang" If HujanPerJam > 14.9 And HujanPerJam < 60 Then Label8.Caption = "Deras" If HujanPerJam > 59.9 Then Label8.Caption = "Sangat Deras"

End Sub

For SS = 2 To 28

grafhujan(SS) = grafhujan(SS + 2)

Picture3.Line (((SS * 1.9) - 1.2), 0)-((SS * 1.9) + 1.2, grafhujan(SS)), vbRed, BF Next SS

(71)

'reset nilai curah hujan tiap jam wktmin1 = DateAdd("h", -1, Time)

Label18.Caption = Format(wktmin1, "hh") & ".00-" & Format(Now, "hh") & ".00" 'label18.Caption=

(72)

.Col = 0: .Clip = "Tanggal": .ColWidth(0) = 1200

FrekuensiAnalog = FrekuensiAnalog + 1 anibaner = anibaner + 1

If anibaner = 2 Then lblhead.ForeColor = vbRed If anibaner = 4 Then lblhead.ForeColor = &H80FF80 If anibaner = 6 Then lblhead.ForeColor = &HFF8080 If anibaner = 8 Then lblhead.ForeColor = &H80FF80 If anibaner = 8 Then anibaner = 0

If menit = "00" And togelsave = 0 Then On Error Resume Next

tims2 = Format(Now, "MMddyyyy")

Open "D:\DATA\" + tims2 + ".csv" For Append As #2

Write #2, Label6.Caption, Label5.Caption, Format(Hujan, "000"), Close #2

'Grafik Intensitas Curah Hujan On Error Resume Next

Picture3.Cls

For SS = 2 To 28

(73)

Picture3.Line (((SS * 1.9) - 1.2), 0)-((SS * 1.9) + 1.2, grafhujan(SS)), vbRed, BF Next SS

Form1 - 5 lamasave = 0

'reset nilai curah hujan tiap jam wktmin1 = DateAdd("h", -1, Time)

Label18.Caption = Format(wktmin1, "hh") & ".00-" & Format(Now, "hh") & ".00" 'label18.Caption=